复合减水剂对石膏性能的影响

【作  者】 柳华实1,彭瑜2,葛易一1,李国忠1
【作者单位】 1.济南大学材料学院，2.惠州市建设工程质量监督站 
【关 键 词】 有机表面活性剂,粉煤灰,减水剂,石膏   
【文章摘要】 将有机表面活性物质和粉煤灰作为复合减水剂掺加到建筑石膏中，建筑石膏的拌和用水量减少，结构变得致密，抗压强度和抗折强度提高。复合减水剂掺量在5%时，抗压强度和抗折强度最高，减水率>15%，效果较好。

引言

建筑石膏水化时的理论需水量是其质量的0.186倍。但在实际使用过程中，为了满足生产工艺的要求，通常水膏比远>0.186，在0.4-0.8之间。根据水在反应中所起的作用，可将其分为吸附水和游离水。而游离水又可分为两部分，对石膏料浆流动度有贡献的一部分水称为自由游离水，另一部分则由于分子引力的作用存在于石膏颗粒结聚成团形成的絮凝状结构中，这部分水称为受阻游离水。一般来讲，水膏比较低的水化产物强度较高。因为水膏比低时，石膏完全水化后需要蒸发的水分少，因而水化产物的孔隙率低，强度较高[1〕。

通过掺加减水剂，可以使石膏在保持一定流动度的情况下减少拌和用水，从而有效地降低石膏硬化体的孔隙率，达到提高石膏制品强度的目的。目前，常用的石膏减水剂是各种类型的有机表面活性物质。它们能够有效地拆散絮凝状结构，使石膏粒子互相分散，释放出受阻游离水，增加自由游离水的含量。因此，在达到相同石膏料浆标准稠度时，用水量可大幅度减少，产生较好的减水效果。实验选用复合减水剂作为石膏的减水剂，它由粉煤灰和有机表面活性物质组成。

1 实验

1.1 原材料

(1 )石膏：山东金信集团的建筑石膏，其化学成分见表1。

(2 )复合减水剂:是由粉煤灰和有机表面活性物质按一定比例配制而成。

1.2 主要仪器设备

(1) YE-30液压式压力实验机;

(2) KZ J-6电动抗折试验机;

(3) 美国康塔公司产poremaster-60压汞仪。

1.3 实验步骤

对掺加不同比例复合减水剂的β型半水石膏进行了标准稠度需水量的测定，并以该需水量成型40 mm x40 mmx160 mm标准试样，1.5 h后脱模，脱模后的试样在室温下自然养护0.5 h，测试其抗折强度和抗压强度。

2 结果与讨论

实验结果见图1、图2和图3。

图1可见，随着复合减水剂掺加量的增加，石膏的标准稠度需水量明显降低。由图2可见，当复合减水剂掺加量<5%时，抗折强度随减水剂掺量的增加而递增;当掺量>5%时，抗折强度随掺量的增加而降低。由图3可见，当复合减水剂掺加量<5%时，抗压强度随减水剂掺量的增加而递增;当掺量>5%时，抗压强度随复合减水剂掺量的增加而明显降低。复合减水剂掺量在5%时，抗压强度和抗折强度最高，减水率>15%，效果较好。

3 减水机理分析

复合减水剂中的有机表面活性物质对石膏具有强烈的分散作用。它本身并不与石膏发生化学反应，主要是通过吸附、分散作用、润湿作用、润滑作用，使石膏颗粒更好地被水润湿、分散。有机表面活性物质具有定向吸附的功能，使得石膏表面的相同电荷在电性斥力的作用下，不但能使石膏料浆体系处于相对稳定的悬浮状态，而且能使石膏在加水初期所形成的絮凝结构解体，将絮凝体内的游离水释放出来，减少了拌和用水量。而拌和用水量的减少，能减少石膏制品内多余水分的蒸发留下的气孔和缺陷，从而改善其孔隙结构，提高密实度，使其抗折强度和抗压强度提高。同时有机表面活性物质还能改变石膏的水化进程，促进水化矿物晶体的成长。但是，当掺量过大时，有机表面活性物质会在料浆中起到引气作用，粉煤灰对强度贡献很小，这两种因素会使石膏硬化体的强度降低。用压汞仪对空白试样和复合减水剂掺量为5%的1号样品进行测试，结果如图4所示。由图4可以看出，1号样品的孔隙率低于空白试样的孔隙率，这与上述分析相吻合。

复合减水剂中的粉煤灰填充到石膏中时，其表面光滑、坚硬致密的小颗粒状矿物在石膏颗粒间可以起到“滚珠”的作用，提高石膏拌合物的流动性，使原本填充于石膏颗粒间的水释放出来，达到减水的目的。另外，复合减水剂中的粉煤灰是与有机表面活性物质复合使用的，粉煤灰颗粒表面必然会吸附有机表面活性物质，形成“双电层结构”，对粉煤灰絮凝体具有解絮作用，从而释放出游离水，也起到了减水的作用〔2〕。

4 结论

4.1 复合减水剂中的有机表面活性物质对石膏具有强烈的分散作用。随着复合减水剂掺加量的增加，石膏的标准稠度需水量明显降低。

4.2 当复合减水剂掺加量<5%时，抗折强度和抗压强度随着减水剂掺量的增加而递增;当掺量>5%时，抗折强度和抗压强度随着掺量的增加而降低。

4.3 综合而言，复合减水剂掺量在5%时，抗压强度和抗折强度最高，减水率>15%，效果较好。

参考文献:

[1]孙天文.石膏减水剂对建筑石膏作用的研究.新型建筑材料,2 000，10);30一32.

[2]王冲，蒲心诚.超细矿物掺合料对新拌混凝土的增塑减水机理分析.混凝土，2001，(8),51一54